3D打印在催化和吸附材料制备领域的应用

3D打印是一种快速成型技术,该技术在催化和吸附材料制备领域的应用目前已受到广泛重视。3D打印技术一方面能够拓展整体式催化/吸附材料的涵盖范围,实现材料的宏观结构优化和活性组分控制,同时有利于强化催化和吸附过程中的传质/传热过程,而且操作灵活,可靠性强,因此适于工业生产和实验室研究。本文介绍了催化/吸附材料制备过程中常见的几种3D打印技术,同时从打印策略和打印材料方面入手,综述了目前3D打印技术在催化和吸附领域的各项应用,并由此指出,目前3D打印技术可以将聚合物、碳材料、金属及金属氧化物、分子筛等材料纳入到整体式催化体系中,通过对材料结构和分布的控制对其催化和吸附性能进行影响,因此3D打印在催化和吸附材料制备领域的应用有着广阔的前景。同时指出材料微观结构控制、打印耗材及流程的标准化,以及以计算为依托的催化/吸附材料的整体式结构和活性位点分布控制是今后的研究重点。     

基于3D打印的多孔陶瓷膜研究进展

高性能膜材料是膜分离技术的“芯片”，发展新型高效制备方法是膜分离领域的重要研究方向。以数字模型为基础的3D打印技术，在复杂结构器件精密构筑方面展现出了优异的灵活性。近年来，3D打印技术在高性能膜材料开发方面的应用被广泛关注。本文从制备方法、性能强化等方面介绍了3D打印多孔陶瓷膜的研究进展，探讨了多孔陶瓷膜3D打印技术面临的挑战，并对3D打印技术在陶瓷膜领域的潜在发展方向进行了展望。     

木质素基3D打印材料研究进展

综述了近年来木质素生物质在3D打印材料方面应用的研究进展。木质素作为由多种苯基丙烷单元通过不同的键链接构成的高分子聚合物,丰富的羟基、羰基和醚基等使其可以作为可再生生物基材料应用于3D打印领域。包括可降解塑料复合医学材料、木质素基水凝胶、木质素基3D打印热塑性材料等。重点介绍了不同提取方法得到的木质素的结构特征及与各种材料复合应用于各种3D打印技术方法,详细分析了木质素在3D打印材料应用中的优缺点,并为解决其局限性提出漆酶等对木质素结构进行修饰的思路。最后,对木质素在3D打印领域的应用前景提出了展望。     

3D打印技术在生物医用高分子材料制备领域的应用进展

3D打印技术因其能够完美地将制造技术和信息技术结合打印获得不同患者所需的个性化生物材料,精准快速,并可以控制材料的内部微观结构在患者体外进行打印等特点在生物医学高分子材料制备应用中成为新的研究热点。本文概括了3D打印技术及其在制备生物支架材料、生物医用水凝胶等高分子材料方面的应用进展情况,并对其在该领域未来应用发展的机遇和挑战做了预测。     

3D打印建筑技术及其水泥基材料研究进展评述

3D打印技术具有数字化、自动化、快速高效、无模、节省材料等特点,是一种低能耗、低排放的制造技术,也是制造业升级改革的关键技术。3D打印技术在传统建筑领域具有广阔的应用前景,能够极大缩短工程建设周期、提升建筑结构可设计性,它还是一种极端环境下极具潜力的施工技术。因此,3D打印建筑技术不仅受到科研工作者的青睐,更是得到国家的大力支持。本文系统评述了国内外基于水泥基材料的3D打印建筑技术的研究进展:首先介绍了基于水泥基材料的3D打印建筑技术的起源、发展及应用;然后从可打印性能、力学性能及耐久性能三个方面对3D打印水泥基材料研究进展进行了介绍;最后提出了关于3D打印建筑技术的思考与建议,并对其发展方向进行了展望。     

基于浆料形态的陶瓷3D打印技术的浆料体系研究进展

3D打印技术因其操作简单便捷、成型快速灵活、可制备复杂结构的器件等优点,在精密陶瓷零件制造方面具有广泛应用。本文根据3D打印陶瓷的材料形态综述不同3D打印技术在陶瓷制备方面的特点,重点介绍了陶瓷3D打印成型技术中直写式3D打印、光固化3D打印、喷墨3D打印等技术所涉及的粘结剂、分散剂等组分的应用及作用机理,并对水基和非水基两种类型的添加剂组分进行总结和探讨,以期为3D打印技术制备高性能陶瓷样件提供参考。     

木质素碳纳米材料制备及在催化中的应用研究进展

木质素是自然界储量丰富的可再生资源,含碳量高且具有三维网状结构和大量共轭结构。碳材料是一类具有极大应用价值的催化材料,特别是在电催化、热催化和光催化领域。以木质素为原料制备高活性的木质素碳基催化剂是实现木质素高附加值利用有效的途径之一。木质素碳催化材料研究涉及化学、化工和物理等多个学科领域,制备性能优异和稳定性良好的木质素碳基催化剂仍充满挑战。本文主要总结了木质素碳材料的制备研究进展,以及介绍了木质素碳材料在光催化、热催化和电催化等领域的应用研究现状。此外,还分析了当前木质素碳基催化材料存在的问题,并展望了未来的发展趋势和重点研究方向。     

（急）3D打印气凝胶的研究现状

气凝胶材料具有高比表面积、高孔隙率、低密度以及低热导率等诸多优良性能，被认为是21世纪的十大新材料之一。然而传统气凝胶由于其力学性能有限，难以经过后加工技术形成所需的复杂形状结构，满足实际应用的需求。因此，无需复杂后处理即定制化制备复杂形状结构材料的3D打印技术有望成为突破气凝胶材料应用瓶颈的先进制造技术。本文从3D打印气凝胶的技术种类和材料类型两个方面，综述了3D打印气凝胶材料的研究进展；归纳了3D打印气凝胶材料在阻燃隔热、介电和组织工程中的独特应用并展望了3D打印气凝胶的发展趋势。最后指出扩宽3D气凝胶材料的材料体系、开发更适应气凝胶打印的3D打印技术、提升打印精度与速度和深入研究3D打印气凝胶的可控孔隙结构对其性能的影响是未来的几个重要的研究方向。3D打印气凝胶材料的开发有望促进气凝胶材料的快速发展。     

氧化铁红颜料对白水泥基3D打印材料流变及可打印性能的影响

目前3D打印技术在建筑材料领域的研究主要集中在大型结构的建立和力学性能上,而对异形装饰及景观构件的研究还很少.本文采用白色硅酸盐水泥作为胶凝材料,并引入亚微米级粒度氧化铁红颜料来制备彩色水泥基3D打印材料,并研究氧化铁红颜料对白水泥基3D打印材料流变性能、可打印性能及力学性能的影响.结果表明,低掺量的颜料可以降低白水泥...     

3D打印陶瓷材料的研究与应用

作为新一代成形技术,3D打印技术具有操作简单、成形速度快、精度高等优点,而采用3D打印技术制备出的多功能化陶瓷零件,在建筑、工业、医学、航天航空等领域将会得到广泛的应用,其发展前景十分广阔。笔者主要介绍3D打印陶瓷方面的成形技术和材料,综述了3D打印陶瓷的国内外研究现状与应用进展,并对可应用于3D陶瓷的打印技术和打印材料进行了展望。     

3D打印技术在超疏水材料制备中的研究进展

超疏水材料已被应用于生物医学、环境处理、能源利用、建筑交通、电子器件等重要研究领域。随着3D打印技术的快速发展，其在超疏水材料制备中开始发挥关键作用，然而相关评述文献相当匮乏。首先，结合超疏水浸润理论和构筑机理(表面形貌和表面化学),文章回顾了当前超疏水材料的主要制备技术(喷涂法、浸涂法、溶胶凝胶法等),并简要分析了相关技术方法的差别。第二，深入总结了超疏水材料制备中目前存在的问题(机械耐用性、绿色环保性、规模化制备、复杂精细化等)以及阐述了3D打印的技术优势。第三，重点综述了不同3D打印技术在超疏水材料制备中的研究进展。最后，对3D打印超疏水材料的未来发展进行了总结展望。3D打印在智能化、规模化、精确化制备上展现出独特优势，并在打印材料、打印模式、打印速度、成本控制、绿色制备、设备寿命、纳米级分辨率、应用兼容性等方面还具有一定的发展空间，可极大促进超疏水材料的工业应用。     

锰基催化剂结构形貌对催化剂抗硫抗水性能影响

锰(Mn)基催化剂在氨选择性催化还原(NH₃-SCR)领域虽具有良好的低温活性,但容易受到二氧化硫和水蒸气的影响。研究发现调整催化剂的结构形貌可以有效提升催化剂的抗硫抗水性能。因此,本文综述了核壳结构、中空结构、三维有序孔道结构和二维层状结构Mn基催化剂在低温NH₃-SCR抗硫抗水领域的研究进展,简要阐述了Mn基催化剂硫水中毒机理,并结合中毒机理与结构特点分析了结构在提升Mn基催化剂抗性方面起到的作用。此外,本文还总结了以上四种结构催化剂的制备方法,并指出结构催化剂未来工业化制备的发展方向。同时,对今后研究工作进行展望,提出深入研究协同中毒机理、模拟优化催化剂配方等建议,为实现Mn基催化剂的高抗性及工业化应用提供了借鉴。     

化工材料在3D打印领域的应用与发展

3D打印技术是制造业正在迅速发展的一项新兴技术。本文围绕化工材料在3D打印领域的应用与发展,阐述了3D打印材料的分类、化工材料的改性与典型的3D打印工艺、3D打印化工材料的应用及市场情况、我国3D打印化工材料的发展潜力等,提出了近期的发展重点建议。     

空天领域用3D打印纤维复合材料研究进展

3D打印技术是一种将材料、电气、机械、数控和计算机技术集成到一起的新型成型技术,具有材料利用率高、成本低、工艺简单易行等特点;纤维复合材料,是一种具有高比强度、比模量、可设计性强的材料。而3D打印纤维复合材料的制备,是3D打印制造领域与玻璃钢材料制备的交叉研究方向。本文介绍了3D打印工艺在纤维复合材料领域的优势、成型方法,阐述了3D打印在该领域的研究意义、技术难点,对国内外先进机构在航空航天领域的最新研究进展进行了综述分析,最后对该研究的未来发展方向进行了展望。     

陶瓷前驱体聚硅氮烷的应用研究进展（二）

综述了陶瓷前驱体聚硅氮烷在制备陶瓷基复合材料、超高温材料、催化剂、多孔材料、粘接陶瓷、3D打印材料、三维陶瓷微结构材料,电脑芯片的多层连接技术、锂电池阳极上的应用研究进展。     

功能化层状硅酸镍在磁、电及催化领域的应用

二维纳米材料层状硅酸镍（Ni-PS）具有片层结构规则有序、比表面积高和层间性能可调等优点,作为功能材料在磁、电及催化等领域具有广泛的应用前景。本文在综述了Ni-PS的合成机理和制备方法的基础上,介绍了引入有机Si源、利用金属离子（或氧化物）进行掺杂、合成纳米管以及与碳基材料进行复合等手段来调控Ni-PS的结构和性能,详细阐述了Ni-PS或作为前体在制备高质量金属纳米粒子、电极材料、磁性载体和重金属离子吸附剂等方面的应用,着重指出Ni-PS的独特层状结构能够在还原过程中限制金属扩散和保护纳米粒子不被氧化和烧结长大,可用于制备新型高效Ni基催化剂,被广泛应用于制合成气、催化制氢/加氢及分子链催化重构等。最后,提出了Ni-PS在材料领域的发展方向和建议：深入研究Ni-PS的合成技术和改性方法,制备高性能、多功能Ni-PS及复合材料,进一步拓展其在功能材料和工程材料领域的应用。     

污泥基活性炭催化剂在环境保护中的应用研究进展

在从污泥基活性炭的组成、污泥基活性炭独特的结构与特性及影响污泥基活性炭独特的结构性质因素等三个维度概述污泥基活性炭基础上,从污泥基活性炭催化剂的制备、污泥基活性炭催化剂的设计与改性及污泥基活性炭催化剂在环境保护中的应用等三方面进行了综述。总结了污泥基活性炭作为催化剂和催化剂载体的特性,2种污泥基活性炭催化剂的制备方法的原理,污泥基活性炭催化剂的3类改性方法,综述了污泥基活性炭催化剂在高级氧化技术降解废水中的污染物和在光催化降解废水中污染物的应用研究进展。对污泥基活性炭在提高其催化性能、拓展其应用领域等方面进行了展望。     

编者按

在全球工业向低碳、环保、绿色、智能发展的趋势下,3D打印技术以其数字化、智能化、集成化及低碳环保引领建造技术潮流.目前,3D打印技术在金属、树脂和塑料等领域实现了规模化应用,但是在水泥、混凝土、陶瓷、玻璃等无机非金属材料领域的发展还面临各种"瓶颈",如传统配合比设计的水泥基材料无法适应3D打印技术要求,打印过程中材料与...     

3D打印技术在家具领域的优势与局限

介绍了在家具设计与制造过程中常见的3D打印技术,对应用的场景进行了分类分析。列举了国内外家具领域应用3D打印技术的成功案例,并说明其应用的特点和可取之处。在其优势探讨中,分别从3D打印对家具结构、设计、生产过程、市场潜力等方面的影响进行了论述,较全面地说明该技术对于传统家具业带来的颠覆式改变和未来趋势。同时,面对现在不成熟的技术条件,客观地指出3D打印技术在材料、设备、定位、知识产权等方面存在的局限性和潜在问题。最后表明观点,3D打印在家具领域的应用具有较大前景。     

石墨烯气凝胶的制备与应用研究进展

石墨烯气凝胶(GA)是由二维石墨烯构建形成的、具有互联多孔网络结构的三维宏观体材料,在能量存储、环保、催化和抗电磁干扰等领域具有广阔的应用前景。GA的性能和结构因制备方法不同差异较大,综述了原位组装、模板法、化学交联和3D打印技术制备GA的特点和研究现状,总结了其在不同领域的应用前景。进一步提高GA的性能、实现GA材料的可控设计、降低制备成本、开发出易于大规模操作的制备方法仍是一个重要研究方向。